CN107689742A - 一种光伏并网逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏并网逆变器，包括逆变桥、工频变压器、滤波器以及断路器，太阳能电池板发出的直流电经滤波器与所述逆变桥相连，所述逆变桥与工频变压器之间通过电抗器相连，所述工频变压器输出电流依次经滤波器、接触器和断路器与市售电网相连；所述断路器与市售电网之间还并联一个交流防雷装置，所述交流防雷装置与大地相连。本发明实现了全数字化的光伏逆变控制，通过DSP56F803直接产生PWM和SPWM信号，先进的MPPT算法，效率>99％，通过软件实现最大功率点跟踪及孤岛效应检测处理，使光伏逆变器具有更好的一致性。

Description

一种光伏并网逆变器
技术领域
本发明属于光伏电力系统技术领域，涉及一种一种光伏并网逆变器。
背景技术
逆变器与市电并联运行的输出控制可分为电压控制和电流控制。市电系统可视为容量无穷大的定值交流电压源,如果太阳能发电并网逆变器的输出采用电压控制,则实际上就是一个电压源与电压源并联运行的系统,这种情况下要保证系统的稳定运行,就必须采用锁相控制技术以实现与市电同步。在稳定运行的基础上,可通过调整逆变器输出电压的大小及相移以控制系统的有功输出和无功输出。但由于锁相回路的响应较慢、逆变器输出电压值不易精确控制、可能出现环流等问题,如果不采取特殊措施,一般来说同样功率等级的电压源并联运行方式不易获得优异性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种光伏并网逆变器，对所采用的电路拓扑工作原理进行分析,并在此基础上设计出可行控制电路方案。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种光伏并网逆变器，包括逆变桥、工频变压器、滤波器以及断路器，所述逆变桥采用三相全桥逆变电路，太阳能电池板发出的直流电经滤波器与所述逆变桥相连，所述逆变桥与工频变压器之间通过电抗器相连，所述工频变压器输出电流依次经滤波器、接触器和断路器与市售电网相连；所述断路器与市售电网之间还并联一个交流防雷装置，所述交流防雷装置与大地相连，所述逆变桥电流中设有控制单元，所述控制单元包含模块驱动电路、数字采样检测电路、同步信号产生检测电路以及保护电路，所述控制单元处理器采用DSP56F803芯片控制连接各模块电路的运转。
前述的一种光伏并网逆变器，所述数字采样检测电路包括电流采样支路和电压采样支路，所述电流采样支路使用型号为CT13-20/5的电流互感器将交流侧电流经过调理电路送入所述控制单元AD通道；所述电压采样支路使用型号为PT03C-2/2电压互感器将电网线电压信号经过采样电阻R10得到UBC电压,再经过调理电路送入AD口的采样通道。
前述的一种光伏并网逆变器，所述模块驱动电路采用HCPL3120构成IGBT驱动器，在所述驱动电路的输出端并联有稳压二极管。
前述的一种光伏并网逆变器，所述工频变压器变比大于1.5。
进一步的，前述的一种光伏并网逆变器，所述滤波器为LC滤波器。
本发明的有益效果是：
本发明实现了全数字化的光伏逆变控制，通过DSP56F803直接产生PWM和SPWM信号，先进的MPPT算法，效率>99％，通过软件实现最大功率点跟踪及孤岛效应检测处理，使光伏逆变器具有更好的一致性；高转换效率，低温升，长寿命设计，由于采用工频高效变压器隔离，适用于晶体和薄膜组件，同时采用模块化设计，方便安装与维护。
附图说明
图1为本发明电路框图。
图2为本发明控制单元框图。
图3为本发明控制单元处理器电路图。
图4为本发明电压、电流进行采样电路图。
图5为本发明驱动电路电路图。
图6为本发明保护电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，包括逆变桥、工频变压器、LC滤波器以及断路器，太阳能电池板发出的直流电经滤波器与所述逆变桥相连，逆变桥与工频变压器之间通过电抗器相连，工频变压器输出电流依次经滤波器、接触器和断路器与市售电网相连；断路器与市售电网之间还并联一个交流防雷装置，交流防雷装置与大地相连。在逆变桥电流中设有控制单元，控制单元包含模块驱动电路、数字采样检测电路、同步信号产生检测电路以及保护电路，控制单元处理器采用DSP56F803芯片控制连接各模块电路的运转；模块驱动电路采用HCPL3120构成IGBT驱动器，驱动电路输出端并联稳压二极管使得开关管的开通驱动信号稳定在+18V左右。电路中与地相连的5V稳压管是为了在开关管关断的时候提供-5V的反压,使开关器件快速关断。
在控制过程中,要求对交流侧电压、电流进行采样。由于DSP的AD采样通道只能转换0～3.3V的电压,而交流电压、电流的幅值不在此范围内,因此要加另外的调理电路使输入到DSP的AD采用口的电压符合要求。对于电流采样,本系统中相电流额定值≤10A,使用CT13-20/5型号的电流互感器将交流测电流变为-2.5mA～2.5mA,经过如图所示的调理电路最后得到送入AD口的采样电压信号为0.781V～2.45V,符合DSP的AD通道电压采样值范围。对于电压采样,使用PT03C-2/2型号电压互感器将电网线电压信号变为-2mA～2mA,经过采样电阻R10得到UBC电压为-1.6V～1.6V,再经过后续电路可得到送入AD口的采样电压信号为0.6V～2.73V,符合DSP的AD通道采样值范围。
本实施例的保护电路如图6所示，逆变器输出滤波电感电流通过比较器分别与设定的最大正负电流值进行比较,如果电流值超过限定值,比较器就输出低电平。比较器的输出经整形电路后输入到D触发器锁存,并把PWM信号封死。当电流降到限定值内时,触发器9KHz的时钟信号就把锁存的过流信号消除,使PWM信号可以正常工作,从而实现逐周过流保护。逆变器的过温保护、直流过/欠电压保护、逆变输出过/欠电压保护主要是通过DSP的检测来实现的。当DSP检测到这些故障发生时,通过I/O口发出的信号,把PWM控制信号封死,从而实现对逆变器的保护。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光伏并网逆变器，包括逆变桥、工频变压器、滤波器以及断路器，其特征在于：太阳能电池板发出的直流电经滤波器与所述逆变桥相连，所述逆变桥与工频变压器之间通过电抗器相连，所述工频变压器输出电流依次经滤波器、接触器和断路器与市售电网相连；所述断路器与市售电网之间还并联一个交流防雷装置，所述交流防雷装置与大地相连，在所述逆变桥电流中设有控制单元，所述控制单元包含模块驱动电路、数字采样检测电路、同步信号产生检测电路以及保护电路，所述控制单元处理器采用DSP56F803芯片控制连接各模块电路的运转。
2.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器，其特征在于，所述数字采样检测电路包括电流采样支路和电压采样支路，所述电流采样支路使用型号为CT13-20/5的电流互感器将交流侧电流经过调理电路送入所述控制单元AD通道；所述电压采样支路使用型号为PT03C-2/2电压互感器将电网线电压信号经过采样电阻R10得到UBC电压,再经过调理电路送入AD口的采样通道。
3.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器，其特征在于，所述模块驱动电路采用HCPL3120构成IGBT驱动器，在所述驱动电路的输出端并联有稳压二极管。
4.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器，其特征在于，所述工频变压器变比大于1.5。
5.根据权利要求1所述的一种光伏并网逆变器，其特征在于，所述滤波器为LC滤波器。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505857A (zh) * 2014-12-26 2015-04-08 金海新源电气江苏有限公司 工频隔离型光伏并网逆变器

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